"Keplerjevi zakoni" - ta stavek je znan vsem, ki imajo radi astronomijo. Kdo je ta oseba? Povezanost in soodvisnost katere objektivne realnosti je opisal? Astronom, matematik, teolog, filozof, najpametnejši človek svojega časa Johannes Kepler (1571-1630) je odkril zakone gibanja planetov v sončnem sistemu.
Začetek poti
Johannes Kepler, po rodu iz Weil der Stadta (Nemčija), je prišel na ta svet decembra 1571. Šibek, s slabim vidom je otrok premagal vse, da bi zmagal v tem življenju. Fantov študij se je začel v Leonbergu, kamor se je preselila družina. Kasneje se je preselil v napredno institucijo, latinsko šolo, da bi se naučil osnov jezika, ki ga je nameraval uporabljati v prihodnjih publikacijah.
Leta 1589 je končal šolanje v samostanu Maulbronn v mestu Adelburg. Leta 1591 je vstopil na univerzo v Tübingenu. Učinkovit izobraževalni sistem so ustvarili vojvode po uvedbi luteranstva. Oblasti so s pomočjo dotacij in štipendij za revne poskušalezagotoviti univerzam kandidate, ki bi jih lahko izšolali v dobro izobražene duhovnike, ki so sposobni braniti novo vero v času divjih verskih sporov.
V času bivanja v izobraževalni ustanovi je Kepler prišel pod vpliv profesorja astronomije Michaela Möstlina. Slednji je na skrivaj delil Kopernikova stališča glede ideje o heliocentričnem (Sonce v središču) vesolja, čeprav je študente poučeval "po Ptolemeju" (Zemlja v središču). Poglobljeno poznavanje idej poljskega znanstvenika je v Keplerju vzbudilo veliko zanimanje za astronomijo. Kopernikova teorija je torej imela še enega zagovornika, ki je poskušal osebno razumeti zakone gibanja planetov okoli Sonca.
Osončje je umetniško delo
Nenavadno je, da se tisti, ki je pozneje odkril zakone gibanja planetov, po poklicu ni imel za astronoma. Kepler je skozi vse svoje življenje verjel, da je sončni sistem umetniško delo, prepolno mističnih pojavov, sanjal je, da bi postal duhovnik. Astronom je svoje zanimanje za Kopernikovo teorijo pojasnil s tem, da mora, preden naredi zaključke iz lastnih raziskav, preučiti različna mnenja.
Kljub temu so univerzitetni učitelji o Keplerju govorili kot o študentu z odličnim umom. Leta 1591 je znanstvenik po magisteriju nadaljeval študij na področju teologije. Ko so bili blizu zaključka, je postalo znano, da je na luteranski šoli v Gradcu umrl profesor matematike. Univerza v Tübingenu je priporočila, da se za to delovno mesto zaposli nadarjen na vseh področjih.diplomirani odnos. Torej, zbogom zakonitosti gibanja planetov?
V imenu boga
22-letni Johann se je nejevoljno odrekel svojemu prvotnemu duhovniškemu poklicu, a je kljub temu prevzel naloge učitelja matematike v Gradcu. Med predavanjem v razredu je učitelj začetnik na tabli upodobil nekaj geometrijskih figur, ki vključujejo koncentrične kroge in trikotnike. In nenadoma se mu je porodila misel, da takšne figure odražajo določeno fiksno razmerje med velikostma dveh krogov, pod pogojem, da je trikotnik enakostranični. Kakšno je razmerje površin med obema krogoma? Miselni proces je dobival zagon.
Leto pozneje je nenavaden teolog objavil svoje prvo delo Skrivnost vesolja (1596). V njem je orisal svoje ustvarjalne poglede na skrivnosti vesolja, podprte z verskimi prepričanji.
Tisti, ki je odkril zakone gibanja planetov, je to storil v imenu Boga. Ko je razkril matematični načrt vesolja, je raziskovalec prišel do zaključka: šest planetov je zaprtih v krogle, med katerimi se prilega pet pravilnih poliedrov. Seveda je različica temeljila na "dejstvu", da obstaja le 6 nebesnih teles. Okoli Zemljine orbite je Kepler začrtal popoln dodekaeder in kroglo, ki se dotika orbite Marsa.
Popolni poliedri
Na območju Marsa je znanstvenik upodobil tetraeder in kroglo, ki mejita na orbito Jupitra. V ikosaedru v orbitalni sferi Zemlje se krogla Venere popolnoma "prilega". Uporaba ostalegavrste popolnih poliedrov, enako je bilo storjeno z ostalimi. Presenetljivo je, da so razmerja sosednjih planetarnih orbit, predstavljena v Keplerjevem modelu ugnezdene krogle, sovpadala s Kopernikovimi izračuni.
Pri odkrivanju zakonov gibanja planetov se je duhovnik z matematičnim umom zanašal predvsem na božanski navdih. Ni imel prave podlage za argumente. Pomen razprave "Skrivnosti vesolja" je v tem, da je bil to prvi odločilni korak k priznanju heliocentričnega sistema sveta, ki ga je postavil Kopernik.
Predpostavke v primerjavi z visoko natančnostjo
Septembra 1598 so protestante v Gradcu, vključno s Keplerjem, katoliški vladarji izgnali iz mesta. Čeprav so Johannu dovolili vrnitev, so razmere ostale zelo napete. V iskanju podpore se je obrnil na Tycha Braheja, matematika in astronoma na dvoru cesarja Rudolfa II. Znanstvenik je bil znan po svoji impresivni zbirki planetarnih opazovanj.
Vedel je za delo "Skrivnost vesolja". Ko pa je leta 1600 njen ustvarjalec prispel na observatorij Tycho, ki se nahaja izven mesta Prage, ga je Brahe, ki se je ukvarjal z zelo natančnimi (takrat) raziskavami, sprejel kot avtorja določenega dela, ne pa kot svojega kolega.. Spopad med njima se je nadaljeval do smrti danskega astrologa, ki se je zgodila leto pozneje. Po odhodu tekmeca v drug svet je bilo Keplerju zaupano varovanje zakladnice njegovih opazovanj. Zelo so pomagali raziskovalcu, da je postal tisti, ki je odkril zakone gibanjaplaneti okoli sonca.
Marsova pot
Bragejeva najnovejša raziskava za ustvarjanje tabele gibanja planetov ni zaključena. Vsi upi so bili polagani na naslednika. Imenovan je bil za cesarskega matematika. Kljub napetemu odnosu s pokojnim kolegom se je Kepler svobodno ukvarjal z astronomijo. Odločil se je nadaljevati svoja opazovanja Marsa in opisati svojo vizijo orbite tega planeta.
Johann je bil prepričan: z odpiranjem kompleksne marsovske poti je mogoče razkriti poti gibanja vseh drugih »potepuhov po vesolju«. V nasprotju s splošnim prepričanjem ni uporabil samo Brahejevih opazovanj za izbiro geometrijske figure, ki ustreza opisu. Včerajšnji teolog je svoja prizadevanja usmeril v odkritje fizikalne teorije gibanja "sester, ki živijo v brezzračnem prostoru", iz katere je mogoče razbrati njihove orbite. Po titaničnem raziskovalnem delu so se pojavili trije zakoni planetarnega gibanja.
Prvi zakon
I. Orbite planetov so elipse s Soncem v enem od žarišč.
Zakon gibanja planetov v sončnem sistemu je ugotovil, da se planeti gibljejo po elipsi. Pojavil se je po osmih letih izračunov z uporabo baze podatkov, ki jo je sestavil Tycho Brahe na podlagi opazovanj planetarnega gibanja zvezde Mars. Johann je svoje delo poimenoval "Nova astronomija".
Torej, v skladu s prvim Keplerjevim zakonom ima vsaka elipsa dve geometrijski točki, imenovani žarišča (žarišča v ednini). Skupna razdalja od planeta do vsakega od središč se vedno seštejeenako ne glede na to, kje je planet na svoji poti gibanja. Pomen odkritja je, da je predpostavka, da orbite niso popolni krogi (kot v geocentrični teoriji), ljudem približala natančnejše in jasnejše razumevanje slike sveta.
Drugi zakon
II. Črta, ki povezuje planet s Soncem (vektor polmera), pokriva enaka območja v enakih časovnih intervalih, medtem ko se planet giblje okoli elipse.
To pomeni, da v katerem koli časovnem obdobju, na primer po 30 dneh, planet premaga isto območje, ne glede na to, katero obdobje izberete. Giba se hitreje, ko se približuje Soncu in počasneje, ko se odmika, vendar se premika s stalno spreminjajočo se hitrostjo, ko se giblje po svoji orbiti. Najbolj "gibko" gibanje opazimo v perihelu (točka, ki je najbližja Soncu), najbolj "močno" pa v afeliju (točka, ki je najbolj oddaljena od Sonca). Tako je razmišljal tisti, ki je odkril zakone gibanja planetov.
tretji zakon
III. Kvadrat celotne dobe obhodnega časa (T) je sorazmeren s kocko povprečne razdalje od planeta do Sonca (R).
To načelo včasih imenujemo zakon harmonije. Primerja orbitalno časovno obdobje in orbitalni polmer planetov. Bistvo Keplerjevega odkritja je naslednje: razmerje med kvadrati obdobij gibanja in kockami povprečnih razdalj od Sonca je za vsak planet enako.
Da ponovim, Keplerjevi zakoni o gibanju planetov temeljijo na dolgotrajnih resnih opazovanjih inobdelano matematično. S prikazovanjem pravilnosti niso razkrili pogojenosti pojavov. Kasneje je slavni odkritelj zakona univerzalne gravitacije, Newton, dokazal, da je odgovor v fizični lastnosti teles, da se med seboj privlačijo.
Senca mojega telesa je tukaj
Kepler je kljub uspehu nenehno trpel zaradi finančnih težav, pomanjkanja časa za raziskovanje, selil se je v iskanju krajev, kjer so bila njegova verska prepričanja tolerirana. Večkrat je poskušal dobiti učiteljski položaj v Tübingenu, vendar so ga dojemali kot izdajalca, protestanta in so ga zavrnili.
Johannes Kepler je umrl 15. novembra 1630 zaradi napada akutne vročine. Pokopan je bil na protestantskem pokopališču. V epitafu je njegov zakoniti sin zapisal: »Za merjenje sem uporabil nebesa. Zdaj moram izmeriti sence Zemlje. Čeprav je moja duša v nebesih, tukaj leži senca mojega telesa."
Da, sprva je znanstvenik v duhu srednjeveških konceptov verjel, da se planeti premikajo, ker imajo duše, to je živa magija in ne le kepe materije. Kasneje je ugotovil, da je znanstveni pristop bolj upravičen. No, duhovnik in astronom, ki sta odkrila zakone gibanja planetov, sta pošteno hodila po poti uvida. A priznajmo si: včasih se zdi, da je v znanstvenem vesolju skozi in skoz toliko mistike!
